提取有源矩陣有機發光器件顯示器中的參數的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般地涉及有源矩陣有機發光器件（AM0LED)顯示器，且特別地涉及對此 顯示器的驅動器中的像素電路和發光器件中的閾值和迀移率因子的參數的提取。
【背景技術】
[0002] 目前，正引入有源矩陣有機發光器件（"AM0LED"）顯示器的優點。這種顯示器相 對于傳統液晶顯示器優點包括低功耗、制造靈活以及刷新速率更快。與傳統液晶顯示器相 比，AM0LED顯示器無背光，因此各個像素由獨立發光的不同顏色的0LED組成。0LED基于通 過各個驅動晶體管提供的電流而發光，這些驅動晶體管由各個編程電壓控制。各個像素的 功耗與該像素中產生的光的大小有關。
[0003] 基于0LED的像素中的輸出質量受驅動晶體管及0LED本身的性能的影響，驅動晶 體管通常由包括但不限于非晶硅、多晶硅或金屬氧化物等的材料制成。尤其，隨著像素的老 化，驅動晶體管的閾值電壓和迀移率均會變化。為了保持圖像質量，必須通過調整編程電壓 來補償這些參數的變化。為了實施該過程，必須從驅動電路中提取這些參數。為在簡單驅 動電路中提取這些參數而增加的元件需要在顯示器基板上為該驅動電路占用更多的空間， 因此減少了從0LED發光的孔徑或面積的大小。
[0004] 當偏置在飽和時，薄膜驅動晶體管的I-V特性取決于迀移率和閾值電壓，該迀移 率和閾值電壓是用于制造晶體管的材料的函數。因此，受老化和迀移率和閾值電壓的工藝 偏差的影響，在整個顯示器面板上設置的不同薄膜晶體管器件可呈現出不一致的行為。于 是，對于恒定的電壓，各個器件可具有不同的漏極電流。在極端示例中，一個器件可具有低 閾值電壓和低迀移率，相反地，第二個器件可具有高閾值電壓和高迀移率。
[0005] 因此，當僅使用很少的電子元件來保持所需的孔徑時，對驅動TFT和0LED的非一 致性參數（即，閾值電壓V th和迀移率的提取變得具有挑戰性。期望以盡可能少的元件 提取0LED像素的驅動電路中的這類參數以使像素孔徑最大化。

【發明內容】

[0006] 在用于從像素電路中提取電路參數的另一個實施例中，編程像素電路，使驅動器 件導通，并通過下列方式提取驅動器件的參數：（i)將預定電壓施加至驅動器件的同時讀 取驅動器件中流過的電流，或者（ii)在使預定電流流過驅動器件的同時讀取驅動器件上 的電壓。
[0007] 在用于從像素電路中提取電路參數的又一個實施例中，使驅動器件導通，且在改 變驅動晶體管的柵極與源極之間或柵極與漏極之間的電壓以使驅動晶體管在第一時間間 隔期間在線性區域中操作并在第二時間間隔期間在飽和區域中操作的同時，測量驅動晶體 管的電流和電壓，以及根據在上述兩個區域中操作的驅動晶體管的所測量的電流和電壓的 關系，提取發光器件的參數。
[0008] 在披露的一個用于從像素電路中讀取期望的電路參數的實施例中，像素電路包括 發光器件、用于向發光器件提供可編程驅動電流的驅動器件、編程輸入端和用于存儲編程 信號的存儲器件。提取方法包括：使驅動器件關斷，并將來自外部源的預定電壓提供到發光 器件，使發光器件放電，直到發光器件關斷，并接著在發光器件關斷的同時，讀取發光器件 上的電壓。在一個實施中，在不同時間經由相同的外部線讀取多個像素電路中的發光器件 上的電壓。期望參數的讀取可以通過下列操作來實現：使像素電路連接至電荷栗放大器，使 電荷栗放大器與像素電路隔離，以提供與來自像素電路的電荷電平或積分電流成比例的電 壓輸出，讀取電荷栗放大器的電壓輸出，并根據電荷栗放大器的電壓輸出確定至少一個像 素電路參數。
[0009] 在用于從像素電路中提取電路參數的另一個實施例中，使驅動器件導通，使得發 光器件的電壓升高到比發光器件的導通電壓高的電平，使所述驅動器件關斷，使得發光器 件上的電壓通過發光器件放電，直到發光器件關斷，并接著在發光器件關斷的同時，讀取發 光器件上的電壓。
[0010] 披露的一個用于從像素電路中讀取期望的電路參數的實施例中，像素電路包括發 光器件、用于向發光器件提供可編程驅動電流的驅動器件、編程輸入端和用于存儲編程信 號的存儲器件。提取方法包括：使驅動器件關斷且將來自外部源的預定電壓提供到發光器 件，使發光器件放電，直到發光器件關斷，并接著在發光器件關斷的同時，讀取發光器件上 的電壓。在一個實施中，在不同的時間經由相同的外部線路讀取多個像素電路中的發光器 件上的所述電壓。期望參數的讀取可以通過下列操作實現：使像素電路連接至電荷栗放大 器，使電荷栗放大器與像素電路隔離，以提供與來自像素電路的電荷電平或積分電流成比 例的電壓輸出，讀取電荷栗放大器的電壓輸出，并根據電荷栗放大器的電壓輸出確定至少 一個像素電路參數。
[0011] 在用于從像素電路中提取電路參數的另一個實施例中，使驅動器件導通，使得發 光器件的電壓升高到比發光器件的導通電壓高的電平，使驅動器件關斷，使得發光器件上 的電壓通過發光器件放電，直到發光器件關斷，并接著在發光器件關斷的同時，讀取發光器 件上的電壓。
[0012] 在用于從像素電路中提取電路參數的另一個實施例中，編程像素電路，使驅動器 件導通，并通過下列方式提取驅動器件的參數：（i)在將預定電壓施加到驅動器件的同時， 讀取驅動器件中流過的電流，或（ii)在使預定電流路過驅動器件的同時，讀取驅動器件上 的電壓。
[0013] 在用于從像素電路中提取電路參數的又一個實施例中，使驅動器件導通，且在改 變驅動晶體管的柵極與源極之間或柵極與漏極之間的電壓以使驅動晶體管在第一時間間 隔期間在線性區域中操作并在第二時間間隔期間在飽和區域中操作的同時，測量驅動晶體 管的電流和電壓，以及根據在上述兩個區域中操作的驅動晶體管的所測量的電流和電壓的 關系，提取發光器件的參數。
[0014] 對本領域的普通技術人員而言，參照附圖對各種實施例和/或方面進行的詳細說 明，本發明的上述及其它方面和實施例將是顯而易見的。下面將對附圖進行簡要說明。
【附圖說明】
[0015] 通過閱讀下面的詳細說明并參照附圖，本發明的上述和其它優點將會變得顯而易 見。
[0016] 圖1是具有補償控制的AM0LED顯示器的框圖。
[0017] 圖2是用于圖1中的AM0LED顯示器中的二晶體管像素的數據提取電路的電路圖。
[0018] 圖3A是施加至數據提取電路以提取圖2中的n型驅動晶體管的閾值電壓和迀移 率的信號的信號時序圖。
[0019] 圖3B是施加至數據提取電路以提取圖2中的具有n型驅動晶體管的0LED的特征 電壓的信號的信號時序圖。
[0020] 圖3C是施加至用于直接讀取的數據提取電路以提取圖2中的n型驅動晶體管的 閾值電壓的信號的信號時序圖。
[0021] 圖4A是施加至數據提取電路以提取圖2中的p型驅動晶體管的閾值電壓和迀移 率的信號的信號時序圖。
[0022] 圖4B是施加至數據提取電路以利用p型驅動晶體管提取圖2中的0LED的特征電 壓的信號的信號時序圖。
[0023] 圖4C是施加至用于直接讀取的數據提取電路以提取圖2中的p型驅動晶體管的 閾值電壓的信號的信號時序圖。
[0024] 圖4D是施加至數據提取電路以通過使用圖2中的n型或p型驅動晶體管來直接 讀取0LED的導通電壓的信號的信號時序圖。
[0025] 圖5是圖1中的AM0LED顯示器中的一個像素的三晶體管驅動電路的用于提取參 數的數據提取電路的電路圖。
[0026] 圖6A是施加至數據提取電路以提取圖5中的驅動晶體管的閾值電壓和迀移率的 信號的信號時序圖。
[0027] 圖6B是施加至數據提取電路以提取圖5中的0LED的特征電壓的信號的信號時序 圖。
[0028] 圖6C是施加至用于直接讀取的數據提取電路以提取圖5中的驅動晶體管的閾值 電壓的信號的信號時序圖。
[0029] 圖6D是施加至用于直接讀取的數據提取電路以提取圖5中的0LED的特征電壓的 信號的信號時序圖。
[0030] 圖7是讀取AM0LED顯示器中像素電路的驅動晶體管和0LED的特征的提取周期的 流程圖。
[0031] 圖8是不同參數提取周期和最終應用的流程圖。
[0032] 圖9是數據提取系統的部件的框圖和圖表。
[0033] 圖10是施加至數據提取電路以提取圖5中的電路的變形例中的驅動晶體管的閾 值電壓和迀移率的信號的信號時序圖。
[0034] 圖11是施加至數據提取電路以提取圖5中的電路的變形例中的0LED的特性電壓 的信號的信號時序圖。
[0035] 圖12是用于從圖1中的AM0LED顯示器中的像素的驅動電路中讀取像素電荷的數 據提取電路的電路圖，其是具有電流測量能力的像素電路的示意圖。
[0036] 圖13是施加至圖12中的數據提取電路以通過從外部使節點初始化來讀取像素狀 態的信號的信號時序圖。
[0037] 圖14是通過從外部使節點初始化來讀取圖12中的電路的像素狀態的流程圖。
[0038] 圖15是施加至圖12中的數據提取電路以通過從內部使節點初始化來讀取像素狀 態的信號的信號時序圖。
[0039] 圖16是通過從內部使節點初始化來讀取圖12中的電路的像素狀態的流程圖。
[0040] 圖17是一對與用于從圖1中的AM0LED顯示器中的兩個不同像素中讀取像素電荷 的公共監測線一起使用且類似于圖12中的電路的電路的電路圖。
[0041] 圖18是在監測線被共用時施加至圖17中的數據提取電路以讀取像素電荷的信號 的信號時序圖。
[0042] 圖19是利用公共監測線讀取一對類似于圖17中的電路的電路的像素狀態的流程 圖。
[0043] 圖20A是提供對內部節點的訪問的變形像素電路的示意性電路圖。
[0044] 圖20B是圖示了 14的操作的時序圖，其是圖20A中的具有基于電荷的補償讀出能 力的0LED顯示器像素電路的示意圖。
[0045] 圖21是圖示了圖20A中的像素電路的用于實現驅動晶體管的參數的讀出的操作 的時序圖。
[0046] 圖22是圖示了圖20A中的像素電路的用于實現0LED的參數的讀出的操作的時序 圖。
[0047] 圖23是圖示了圖20A中的像素電路的用于實現0LED的參數的讀出的變形操作的 時序圖。
[0048] 圖24是具有電流測量能力的像素電路的不意圖。
[0049] 圖25是提供對內部節點的訪問的像素電路的示意性電路圖。
[0050] 圖26是具有電荷讀出能力的0LED顯示器像素電路的示意圖。
[0051] 盡管本發明可有多種變換和替代形式，但是已通過示例的形式在圖中示出了一些 具體實施例，并將在本文對這些具體實施例進行詳細說明。然而，應理解，本發明并不限于 所公開的特定形式。相反，本發明旨在涵蓋所有落入所附權利要求限定的本發明精神和范 圍內的所有變換、等同物和替代物。
【具體實施方式】
[0052]圖1是電子顯示系統100,該系統100具有像素陣列102的有源矩陣區域，其中，像 素104的nXm陣列按行和列的形式布置。為了便于說明，僅示出了兩行與兩列。像素陣列 102的有源矩陣區域之外是外圍區域106,用于驅動和控制像素陣列102的外圍電路設置在 外圍區域106中。外圍電路包括地址或柵極驅動電路108、數據或源極驅動電路110、控制 器112以及可選的供給電壓（例如Vdd)驅動器114。控制器112控制柵極、源極和供給電 壓驅動器108、110和114。柵極驅動器108在控制器112的控制下對地址或選擇線SEL[i]、 SEL[i+l]等進行操作，該地址或選擇線與像素陣列102中各行像素104 -一對應。在下 面說明的像素共享配置中，柵極或地址驅動電路108也可選擇性地對全局選擇線GSEL[j] 和/[GSEL[j]進行操作，所述全局選擇線對像素陣列102的多行像素104(比如每兩行像 素104)進行操作。源極驅動電路110在控制器112的控制下對電壓數據線Vdata[k]和 Vdata[k+1]等進行操作，該電壓數據線與像素陣列102中各列像素104--對應。電壓數 據線將指示像素104中各個發光器件的亮度的電壓編程信息傳送至各個像素104。各個像 素104中的儲存元件（比如電容器）儲存該電壓編程信息，一直到發光或驅動周期使發光 器件導通為止。可選的供給電壓驅動器114在控制器112的控制下控制供給電壓（EL_Vdd) 線，該供給電壓線與像素陣列102中各行或各列像素104 -一對應。
[0053] 顯示系統100還包括電流供給和讀出電路120,以用于讀出來自數據輸出線VD[k] 和VD[k+l]等的輸出數據，該數據輸出線線與像素陣列102中的各列像素104 -一對應。
[0054] 眾所周知，需要使用指示像素104中發光器件的亮度的信息對顯示系統100中的 各個像素104進行編程。幀界定了時間段，該時間段包括：（i)編程周期或階段，在此階段期 間，使用指示亮度的編程電壓對顯示系統100中的每個像素進行編程，以及（ii)驅動或發 光周期或階段，在此階段期間，使各個像素中的各個發光器件導通以發光，光的亮度與儲存 在儲存元件中的編程電壓相稱。因此，幀是許多靜止圖像之一，這些靜止圖像組成在顯示系 統100上顯示的一個完整運動畫面。用于編程或驅動像素的方案至少有：逐行或逐幀。在 逐行編程中，首先對一行像素進行編程再驅動，然后再對下一行像素進行編程和驅動。在逐 幀編程中，首先對顯示系統100中所有行的像素進行編程，然后再立即驅動所有行的像素。 兩種方案都可在各個幀開始或結束時采用短暫的垂直消隱時間，在垂直消隱時間期間，像 素既沒被編程也沒被驅動。
[0055] 位于像素陣列102外側的部件可設置在像素陣列102周圍的外圍區域106中并與 像素陣列102設置在同一物理基板上。這些部件包括柵極驅動器108